BQ Ciclop Home Made

Uma tecnologia que surgiu com as impressoras a 3 Dimensões foi a digitalização 3D. Existem vários equipamentos que permitem fazer isso. Uns, monetariamente mais acessíveis, outros menos.

Há uns tempos, a BQ lançou um modelo chamado Ciclops.

BQ Ciclop Home Made
BQ Ciclop

É um scanner 3D relativamente acessível igual a vários existentes no mercado. No entanto tem uma particularidade única. A BQ, além de lançar o scanner para venda como kit, também disponibilizou o software, as especificações de cada componente e o desenho das peças para impressão. Ou seja, podemos comprar o kit completo à BQ ou podemos adquirir e imprimir os diversos componentes e construir o scanner.

Uma das características do scanner é usar uma câmara da Logitech para efetuar a captura, nomeadamente a Logitech C270. Visto ser uma câmara comum, é possível substituí-la por outra. No meu caso vou usar uma Logitech C250 que estava parada em casa. Tem as mesmas especificações, sendo a única diferença o formato físico.

BQ Ciclop Home Made
Logitech C250*
BQ Ciclop Home Made
Logitech C270*

Materiais Necessários

Abaixo, encontra-se a lista de materiais (BOM – Bill of Materials) do scanner. Alguns componentes são fáceis de encontrar, outros nem por isso.

Electrónica

Descrição Quantidade Preço em €  Fornecedor  Obs.
 ZUM BT328 rev2 + Stepstick Drivers A49988 + ZUM SCAN Shield  1  26.04  Aliexpress
 USB wire 1.2m for charger  1  Não adquirido
 Power supply 12V-1.5A  1  Não adquirido
 HD Webcam C270  1  Não adquirida
 MOTOR [Nema 17]  1  16.50  reprap.pt
 Red Line Laser, 5V, 60º, class 1, with connector  2  3.66  Aliexpress

Ferragens

 Descrição  Quantidade Preço em € Fornecedor  Obs.
 Parafuso M3x10  10  1.99  Aki  1 embalagem
 Porca M3  6  Aki  Vêm com os parafusos
 Porca M8  28  7.56  Aki  2 embalagens
 Anilha M8  18 3.78  Aki  2 embalagens
 Rolamento 16014  1 10.20  Aliexpress
 Veio roscado M8  3  3.15  Aki  3 segmentos de metro
 Parafuso M8x30  3  Aki

Vários

Descrição  Quantidade  Obs.
Disco antiderrapante 200mm diâmetro  1  Não adquirido
 Base acrílica 200x8mm  1  Não adquirido
 Padrão de calibração  1  Custo de impressão
 Pés antiderrapantes quadrados Altura-3.5mm largura – 12.7mm  6  Não adquiridos

Ferramentas

  • Chave Allen 2.5mm
  • Serra Recortes com lâmina para metal

Partes impressas

As partes impressas foram descarregadas daqui e impressas na Prusa I3.

Adaptações de material

Em relação aos veios roscados, foram comprados no AKI e cortados à medida. São vendidos  em segmentos de 1 metro.

O ZUM BT328 rev2,o ZUM Scan Shield e os Stepstick apenas são vendidos num pack da BQ, que engloba as ferragens e a câmara. Como não me interessava comprar o kit completo, uma vez que já possuía algumas partes, adquiri um kit no Aliexpress composto por um Arduíno Uno, um Stepstick e um clone do Zum Scan, por 26€. A diferença no funcionamento está relacionada com o módulo Bluetooth. O ZUM BT382 possui Bluetooth incorporado, o Arduíno não.

A base acrílica foi substituída por um disco de MDF de 8mm com 200mm de diâmetro.

O padrão de calibração foi impresso e colado num painel de acrílico de 3mm. Podem descarregar o padrão e o desenho do painel acrílico aqui.

A câmara Logitech C270 foi substituída por uma Logitech C250, que eu já tinha.

Montagem

Para o corte dos veios, com a medida pedida, foi usada uma serra de recortes com uma lâmina para metal. Também poderá ser usada uma rebarbadora com um disco de corte de metal, mas neste caso é necessário ter-se cuidado com as limalhas incandescentes.

Após termos os veios com as medidas certas, iniciamos a montagem do scanner. A BQ disponibiliza tutoriais para cada passo. Podem ser descarregados aqui.

Como os manuais estão bem documentados, apenas vou indicar pequenas alterações feitas.

Os suportes que são disponibilizados para os lasers vêm adaptados aos lasers que a BQ utiliza. Como os lasers adquiridos têm um diâmetro maior, foi necessário redesenhar os suportes para os acomodar. Este novo suporte poderá ser descarregado na minha conta de Thingiverse (encontram a ligação no menu superior).

Deixo aqui alguns passos da montagem

Montagem da plataforma e motor

BQ Ciclop Home Made
Motor e plataforma

Montagem dos diversos veios

BQ Ciclop Home Made
Veios principais
BQ Ciclop Home Made
Veios dos braços

Montagem da eletrónica

BQ Ciclop Home Made
Laser
BQ Ciclop Home Made
Arduino

Após a montagem, é necessário descarregar o firmware para o Arduíno e carregá-lo.

Este pode ser descarregado no GitHub da BQLabs. No meu caso, mesmo usando outro modelo de câmara, não foi necessário alterar nenhum parâmetro. Para carregarmos o firmware para o Arduíno, usamos o Arduíno IDE. Abrimos o ficheiro horus-fw.ino, escolhemos a board no menu “Tools->Board” e carregamos no botão de Upload (o botão com uma seta para a direita).

Após este processo, descarregamos o software de digitalização (Horus) e configuramo-lo. Este pode ser descarregado na área de transferência da BQ. Existem versões para Windows, Linux e OS X (Mac).

A BQ, novamente, disponibilizou um manual com a diversas opções e passos a efetuar no software. Como o manual está detalhado, apenas irei indicar tópicos e anotações ao processo.

Calibração

O primeiro passo é calibrar o scanner. Para isto, podemos utilizar inicialmente o “Modo de Assistente” e posteriormente a “Calibração Avançada”.

No “Modo de Assistente”, o software apenas irá fazer alguns testes básicos como: verificar se deteta o padrão de calibração, verificar os lasers (a linha que estes formam tem de estar nítida e na vertical) e efetuar uma calibração simples.

Para focar os lasers, desenroscamos a lente até o padrão estar o mais fino e nítido possível.

 

NOTA: um fator que influencia grandemente a calibração e a digitalização é a luz. Recomenda-se que o scanner esteja num local bem iluminado, mas sem receber luz diretamente.

Na “Calibração Avançada” o Horus permite efetuar vários passos, como ajustar as condições de luz da câmara, verificar o alinhamento dos lasers, verificar a deteção do padrão.

Deste modo, deve-se calibrar o scanner pela seguinte ordem:

1 – Valores intrínsecos

Esta opção efetua a calibração do padrão em diversas posições. São necessárias dez capturas para procedermos à calibração. Estas capturas deverão ser efetuadas com o padrão em diversas posições, mas tendo atenção ao facto de que as barras da imagem devem estar verdes. Caso estejam vermelhas, isso significa que o scanner não detetou o padrão.

2 – Triangulação dos lasers

Este é um dos processos mais importantes da calibração e um dos passos mais complexos. Determina a distância, a posição e a inclinação dos lasers em relação à câmara. Após o processo, o Horus apresenta os valores que capturou. Estes valores têm de ser 0.1 ou inferiores. Se forem maiores comprometem a digitalização. Este processo é bastante influenciado pela focagem dos lasers e, principalmente, pela luminosidade. É altamente recomendado um ambiente bastante iluminado, mas sem luz direta. No meu caso, apenas consegui uma calibração aceitável, colocando o scanner num ambiente controlado (dentro de uma caixa de luz fotográfica, com iluminação uniforme e difusa no topo e ajustando os seguintes parâmetros nas definições de câmara:

  • Brilho: 150
  • Contraste: 38
  • Saturação: 39
  • Exposição: 65
Ciclop Home Made
Ciclop na Câmara de Luz

Estes valores foram conseguidos através de tentativas. Após colocar algumas dúvidas no grupo de discussão do BQ Ciclop no Google (inserir link), indicaram-me valores usados com a Logitech C270. Com base nesses valores fui ajustando para chegar aos ideiais, para mim.

Estes valores, apesar de serem ideais para mim, poderão não ser para outros casos. Tudo depende da iluminação usada.

Valores indicados para a Logitech C270:

  • Brilho: 185
  • Contraste: 37
  • Saturação: 39
  • Exposição: 48

Estes valores são indicados para utilização sob luz ambiente ou com lâmpadas fluorescentes com uma temperatura de cerca de 6500K.

3 – Parâmetros extrínsecos

Este passo de calibração vai detetar a posição e a rotação do disco em relação à camara. Este é outro passo bastante importante na calibração.

Digitalização

Após este passo de calibração, podemos proceder à digitalização. Para isso, escolhemos no canto superior direito do Horus “Área de Digitalização”.

Aqui podemos escolher se queremos uma digitalização apenas da forma do objeto ou também da textura, quantos lasers queremos usar, os parâmetros de rotação da plataforma, os parâmetros de obtenção de imagem (devem ser os mesmos usados na calibração) e definir a nuvem de pontos.

Nuvem de pontos

Para criarmos a nuvem de pontos, especificamos o diâmetro e a altura do objeto a digitalizar de modo a minimizar a captura de objetos indesejados (ruído).

Resultado Final

Após a digitalização, será necessário tratar o objeto num programa de processamento 3D. A BQ disponibiliza, na sua página, um tutorial simples deste processo no MeshLab e no CloudCompare. Além destes dois pode usar-se qualquer um que importe ficheiros .ply.

*Imagens retiradas do site da Logitech

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